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摘要：本文通过对原烂尾商住楼的改造设计，介绍了对旧建筑进行增层，加固补强的一些结构设计方法及设计中要考虑的一些原则。
关键词：框架剪力墙结构；加层：加固
前言
随着我国经济的飞速发展，城市的建设用地越来越少, 纷纷对烂尾楼进行挖潜改造，以达到投资规模少、见效快、满足使用功能的目的。
1 工程概况
某大厦位于市中心城区，原设计为写字楼，设计于 1997 年（按旧规范设计），该烂尾楼平面尺寸为 62.1m×41 . 4m , （详见图 1 ） ，原设计基础按二十五层设计,两层地下室,暂按地上十九层出图。结果由于经济问题,在施工至四层烂尾，烂尾楼原基础采用人工挖孔桩基础，首层层高4.2m ，二层层高为 3.6m ，三层层高为 4.7m 。随者经济的好转，业主于2006年重新启动（按新规范设计），要求改为商住楼，四层采用转换梁，四层以上为了满足使用功能的要求改为剪力墙，四层层高为 4.5m，四层以上层高为 3m ，楼面使用荷载按现行规范。建筑图如图 1 所示。为此，根据规范要求，首先对该烂尾楼烂尾楼的主体结构初步进行了鉴定及可行性研究。
原结构的鉴定
( 1 )首先对该烂尾楼的原设计及施工资料进行审阅。
( 2 )对建筑物各部分的外观质量进行评定以及沉降观测。通过以上两项检查，该建筑物经过几年的风吹雨淋，质量情况良好，还没有出现沉、裂、漏现象，而且设计及施工资料保存良好。
( 3 )根据业主的要求，对本工程按现行规范进行了初步试算，计算结果表明在采取适当的结构形式及轻质材料的情况下总体建筑物增加的荷载与原结构相差不大。原基础在不进行加固补强的情况下，仍可满足新的设计要求，而只需对梁、柱、板进行补强。
3 加层设计
基于上面的结论，对四层采用转换梁。
在进行转换梁设计时，转换梁的荷载采用什么形式传递给原结构，使原结构受影响最少是该部分设计的一个关键因素。设计时主要存在两个方案：第一方案：通过在原结构柱新增柱，这种方案对原结构影响不大，因上部结构使用功能的改变，但对原结构柱产生一个附加偏心距，原结构柱不能满足设计要求，通过加固补强来完成。（如图 2 示）第二方案：直接将墙支撑在原有梁上，这种方法影响四层使用功能。经过专家组论证，采用第一方案。
4 加固设计方案的选定
目前常用的加固补强方法只要有如下三种：
( l )碳纤维片材加固混凝土结构：
( 2 )贴钢板加固法；
( 3 )增大截面加固法；
( 4 )改变受力体系加固法。
第一种方法是直接把碳纤维用树脂系粘贴剂浸渍后叠合在混凝土构件受力部分，使之与基体合为一体，从而提高结构构件的承载力。该种方法相对于其他三种方法具有施工简便、快捷的好处，但造价相对较大。
5 加固设计
根据业主要求，从经济角度出发，通过反复比较、试算我们最终采用了粘贴钢板以及改变受力体系相结合的加固法。
( 1 ）对主梁、柱采用了粘贴钢板法。具体计算公式采用规范公式：
柱：①N≤a1fcbx
式中： b —原柱的截面宽度；
h —原柱的截面高度；
x —原柱混凝土截面的受压区高度；
Aa’、fa’ —加固柱受压一侧的型钢截面面积和抗压强度设计值；
aa’—受压肢型钢截面形心至原柱受压边缘的距离；
aao—受拉肢型钢及受拉钢筋合力点至原柱受拉边缘的距离。
③ 梁的承载力计算：粘贴钢板加固梁的截面承载力可按下式进行计算。
式中： fay 一加固钢板抗拉强度设计值；
Aa加固钢板截面面积；
0.9—考虑加固钢板的应力滞后，以及端部易撕脱等因素所取的钢板抗拉强度折减系数；
Aa’、fs’ —分别为原梁纵向受压钢筋的截面面积和抗压强度设计值；
as ’ —原梁纵向受压钢筋的保护层厚度。
④ 斜截面受剪承载力加固
式中：V —斜截面受剪承载力设计值；
vcs—原构件斜截面受剪承载力设计值；
Aal—单肢箍板截面面积；
S—箍板轴线间的距离。
( 2 )对于板及次梁则主要采用粘碳纤维加固法来实现如图 4 所示。
具体计算公式采用规范公式：
M≤α1fcobx(h-x/2)+fyo’Aso’（h-a’）-fyoAso（h-Ho）
式中： M —构件加固弯距设计值；
b —原柱的截面宽度；
h —原柱的截面高度；
x —等效距形应立图形的混凝土受压区高度，
fyo、fyo’原截面受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值；
Aso、Aso’原截面受拉钢筋和受压钢筋的截面面积；
a’—纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；
h0—构件加固前的截面有效高度；
（3）受弯构件加固后的斜截面应符合下列条件：
施工方法较简单。
( 3 ）在满足计算要求的前提下，构造要求也十分重要。在本工程中由于框架梁跨度大，新增的支座负弯距也较大，因此如何保证粘贴钢板具有足够的锚固长度是保障钢板与原结构梁共同工作的一个关键。对于中间楼层由于有框架柱存在，支座粘贴钢板的锚固处理则存在一定难度，因此，经过研究，在本工程中，采用了如下幾种措施来确保钢板的锚固长度。
① 对于中间楼层框架梁的端支座，采用了图 5 方式。
② 对于中间楼层框架梁的中间支座，采用了图 6 方式。以上几种方法通过实践的检验，均证明能有效解决钢板的锚固问题，使粘贴钢板的工作性能得到有效的保障。
6 结论
本工程在整个施工过程中都比较顺利，现已竣工并投入正常使用接近一年，通过观测，整幢建筑物没有发现沉、裂、漏等现象，总体使用情况良好，因此，我认为在加固改造过程中，只要针对业主的要求，综合灵活使用各种设计手，必能在结构设计的合理性与使用的经济性方面取得一个良好的平衡点。．
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词：框架剪力墙结构；加层：加固
前言
随着我国经济的飞速发展，城市的建设用地越来越少, 纷纷对烂尾楼进行挖潜改造，以达到投资规模少、见效快、满足使用功能的目的。
1 工程概况
某大厦位于市中心城区，原设计为写字楼，设计于 1997 年（按旧规范设计），该烂尾楼平面尺寸为 62.1m×41 . 4m , （详见图 1 ） ，原设计基础按二十五层设计,两层地下室,暂按地上十九层出图。结果由于经济问题,在施工至四层烂尾，烂尾楼原基础采用人工挖孔桩基础，首层层高4.2m ，二层层高为 3.6m ，三层层高为 4.7m 。随者经济的好转，业主于2006年重新启动（按新规范设计），要求改为商住楼，四层采用转换梁，四层以上为了满足使用功能的要求改为剪力墙，四层层高为 4.5m，四层以上层高为 3m ，楼面使用荷载按现行规范。建筑图如图 1 所示。为此，根据规范要求，首先对该烂尾楼烂尾楼的主体结构初步进行了鉴定及可行性研究。
原结构的鉴定
( 1 )首先对该烂尾楼的原设计及施工资料进行审阅。
( 2 )对建筑物各部分的外观质量进行评定以及沉降观测。通过以上两项检查，该建筑物经过几年的风吹雨淋，质量情况良好，还没有出现沉、裂、漏现象，而且设计及施工资料保存良好。
( 3 )根据业主的要求，对本工程按现行规范进行了初步试算，计算结果表明在采取适当的结构形式及轻质材料的情况下总体建筑物增加的荷载与原结构相差不大。原基础在不进行加固补强的情况下，仍可满足新的设计要求，而只需对梁、柱、板进行补强。
3 加层设计
基于上面的结论，对四层采用转换梁。
在进行转换梁设计时，转换梁的荷载采用什么形式传递给原结构，使原结构受影响最少是该部分设计的一个关键因素。设计时主要存在两个方案：第一方案：通过在原结构柱新增柱，这种方案对原结构影响不大，因上部结构使用功能的改变，但对原结构柱产生一个附加偏心距，原结构柱不能满足设计要求，通过加固补强来完成。（如图 2 示）第二方案：直接将墙支撑在原有梁上，这种方法影响四层使用功能。经过专家组论证，采用第一方案。
4 加固设计方案的选定
目前常用的加固补强方法只要有如下三种：
( l )碳纤维片材加固混凝土结构：
( 2 )贴钢板加固法；
( 3 )增大截面加固法；
( 4 )改变受力体系加固法。
第一种方法是直接把碳纤维用树脂系粘贴剂浸渍后叠合在混凝土构件受力部分，使之与基体合为一体，从而提高结构构件的承载力。该种方法相对于其他三种方法具有施工简便、快捷的好处，但造价相对较大。
5 加固设计
根据业主要求，从经济角度出发，通过反复比较、试算我们最终采用了粘贴钢板以及改变受力体系相结合的加固法。
( 1 ）对主梁、柱采用了粘贴钢板法。具体计算公式采用规范公式：
柱：①N≤a1fcbx
式中： b —原柱的截面宽度；
h —原柱的截面高度；
x —原柱混凝土截面的受压区高度；
Aa’、fa’ —加固柱受压一侧的型钢截面面积和抗压强度设计值；
aa’—受压肢型钢截面形心至原柱受压边缘的距离；
aao—受拉肢型钢及受拉钢筋合力点至原柱受拉边缘的距离。
③ 梁的承载力计算：粘贴钢板加固梁的截面承载力可按下式进行计算。
式中： fay 一加固钢板抗拉强度设计值；
Aa加固钢板截面面积；
0.9—考虑加固钢板的应力滞后，以及端部易撕脱等因素所取的钢板抗拉强度折减系数；
Aa’、fs’ —分别为原梁纵向受压钢筋的截面面积和抗压强度设计值；
as ’ —原梁纵向受压钢筋的保护层厚度。
④ 斜截面受剪承载力加固
式中：V —斜截面受剪承载力设计值；
vcs—原构件斜截面受剪承载力设计值；
Aal—单肢箍板截面面积；
S—箍板轴线间的距离。
( 2 )对于板及次梁则主要采用粘碳纤维加固法来实现如图 4 所示。
具体计算公式采用规范公式：
M≤α1fcobx(h-x/2)+fyo’Aso’（h-a’）-fyoAso（h-Ho）
式中： M —构件加固弯距设计值；
b —原柱的截面宽度；
h —原柱的截面高度；
x —等效距形应立图形的混凝土受压区高度，
fyo、fyo’原截面受拉钢筋和受压钢筋的抗拉、抗压强度设计值；
Aso、Aso’原截面受拉钢筋和受压钢筋的截面面积；
a’—纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；
h0—构件加固前的截面有效高度；
（3）受弯构件加固后的斜截面应符合下列条件：
施工方法较简单。
( 3 ）在满足计算要求的前提下，构造要求也十分重要。在本工程中由于框架梁跨度大，新增的支座负弯距也较大，因此如何保证粘贴钢板具有足够的锚固长度是保障钢板与原结构梁共同工作的一个关键。对于中间楼层由于有框架柱存在，支座粘贴钢板的锚固处理则存在一定难度，因此，经过研究，在本工程中，采用了如下幾种措施来确保钢板的锚固长度。
① 对于中间楼层框架梁的端支座，采用了图 5 方式。
② 对于中间楼层框架梁的中间支座，采用了图 6 方式。以上几种方法通过实践的检验，均证明能有效解决钢板的锚固问题，使粘贴钢板的工作性能得到有效的保障。
6 结论
本工程在整个施工过程中都比较顺利，现已竣工并投入正常使用接近一年，通过观测，整幢建筑物没有发现沉、裂、漏等现象，总体使用情况良好，因此，我认为在加固改造过程中，只要针对业主的要求，综合灵活使用各种设计手，必能在结构设计的合理性与使用的经济性方面取得一个良好的平衡点。．
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开